Tipos Motores y Detalle de Conexiones Electricos1

8/18/2019 Tipos Motores y Detalle de Conexiones Electricos1

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REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DE PODER POPULAR PARA LA DEFENSA

UNIVERSIDAD EXPERIMENTAL DE LA FUERZA ARMADA

UNEFA “EXCELENCIA EDUCATIVA ABIERTA AL PUEBLO”

UNEFA-CHUAO-CARACAS

CARRERA: INGENIERIA ELECTRÒNICA

ASIGNATURA: CONTROL DE MOTORES

SEMESTRE: 7MO

TIPOS DE MOTORES Y DETALLES DE CONEXIONESELECTRICAS

PROFESOR:

ING. SISTEMA

VIDAL TORRES

MEDINA, EDWARD JOAN C.I:19.226.04

CARACAS, 04 ABRIL DE 2016


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Resumen

El presente taller práctico consiste que un motor es la parte sistemática de

una máquina capaz de hacer funcionar el sistema, transformando algún tipo

de energía (eléctrica, de combustibles fósiles, etc.), en energía mecánica

capaz de realizar un trabajo. Luego se aborda la temática de que un motor

eléctrico es un dispositivo que transforma la energía eléctrica en energía

mecánica por medio de la acción de los campos magnéticos generados en

sus bobinas. Son máquinas eléctricas rotatorias compuestas por un Estátor y

un rotor. La siguiente temática que se aborda son los tipos de motores

eléctricos que son de corriente continua y de corriente alterna.


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Índice

Contenido

Resumen ..................................................................................................................................2

Índice .......................................................................................................................................2

Introducción .............................................................................. ¡Error! Marcador no definido.

TIPOS MOTORES Y DETALLE DE CONEXIONES ELECTRICOS ..............................6

1. ¿Qué es un motor? ...........................................................................................................6

2. ¿Cómo está formado un motor? ......................................................................................6

El estator ..........................................................................................................................7

Rotor ................................................................................................................................7

Bobinado ..........................................................................................................................8

Carcasa .............................................................................................................................8

Base ..................................................................................................................................9

Caja de Conexiones ..........................................................................................................9

Cojinetes ..........................................................................................................................9

Placas de características .................................................................................................10

3. Tipos de motores (descripción breve de cada uno) ...............................................11

A) Motores térmicos ....................................................................................................12

B) Motores eléctricos ..................................................................................................12

Tipos de motores de combustión interna .................................................................12

4. Tipos de motores Eléctricos (Detalle y características) ..................................................18

Motor de corriente continua ..........................................................................................19

Motores de corriente alterna .........................................................................................27

5. Que son contactores ......................................................................................................44

6. Tipos de contactores ......................................................................................................44

Por su construcción: .......................................................................................................44

Contactores por el tipo de corriente que alimenta a la bobina: .....................................45

Por la categoría del servicio ...........................................................................................46

7. Que es un relé .............................................................................................................47


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8. Relé térmico ................................................................................................................48

9. Relé temporizado ........................................................................................................48

10. Fusibles ........................................................................................................................49

11. Dibujando y Explicando un diagrama de Fuerza y de Control de un motor (utilizaciónde las normas NEMA). .......................................................................................................49

12. Dibujando y Explicando un diagrama de Fuerza y de Control de un motor (utilización

de las normas DIN). ...........................................................................................................49

13. Tipos de alimentación eléctrica en un motor. ..............................................................49

Sistemas de producción, distribución y consumo de energía Eléctrica: .........................49

Tipos de toma corrientes y sus aplicaciones ..................................................................53

14. Describir y Esquematizar los arreglos eléctricos utilizados para los motores. .62

El sistema trifásico .........................................................................................................62

Tensión de servicio .........................................................................................................62

15. Buscar una información técnica de un motor eléctrico (Especificando Marcas

Comerciales/ Hojas de datos).............................................................................................73

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS. DATOS DE PLACA DE MOTORES. ....................................73

Información Principal .....................................................................................................74

Conclusiones ..........................................................................................................................81

Bibliografía .............................................................................................................................82


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Introducción

El presente taller práctico tiene como objetivo primordial conocer,

comprender, asimilar los conceptos sobre que es un motor eléctrico, las

partes que lo conforman o está constituido, tipos de motores eléctricos

detallando sus características, y lo que involucra el control de motores, entre

ellos destacan los equipos y componentes que trata el esquema de fuerza y

esquema de mando del control de motores para luego o posteriormente

estudiar las diferentes normas en la representación de un sistema de

mando, así como los símbolos utilizados en dichas normas. Se analizara

los diferentes esquemas eléctricos de un sistema de mando así como sedesignan los elementos y equipos que se encuentran dentro de un

esquema de automatización. También se aprenderá a dibujar y explicar un

diagrama de fuerza y de control de un motor con la norma ANSI y norma

Europea (DIN).

Control de motores es un término universal que significa muchas cosas,

desde un interruptor simple de volquete hasta un complejo sistema con

componentes tales como relevadores, controles de tiempo e interruptores.

Sin embargo, la función común es la misma en cualquier caso: esto es,

controlar alguna operación del motor eléctrico. Por lo tanto, al seleccionar e

instalar el equipo de control para un motor se debe considerar una gran

cantidad de diversos factores a fin de que aquel pueda funcionar

correctamente junto a la máquina para la que se diseña.

,


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TIPOS MOTORES Y DETALLE DE CONEXIONES ELECTRICOS

1. ¿Qué es un motor?Un motor es la parte sistemática de una máquina capaz de hacer funcionar el

sistema, transformando algún tipo de energía (eléctrica, de combustibles

fósiles, química, etc.) en energía mecánica capaz de realizar un trabajo. En

los automóviles este efecto es una fuerza que produce el movimiento.

2. ¿Cómo está formado un motor?Un motor eléctrico está constituido por un circuito magnético, y dos

eléctricos, uno colocado en la parte fija (estator) y otro en la parte móvil

(rotor). Las partes fundamentales de un motor por el cual está formado son:

estator y rotor, bobinado, carcasa, base, caja de conexiones, cojinetes, placa

de características.


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El estator

El Estator constituye la parte fija del motor. El estator es el elemento que

opera como base, permitiendo que desde ese punto se lleve a cabo la

rotación del motor. El estator no se mueve mecánicamente, pero simagnéticamente. Como es la parte fija del motor, está compuesta por la

carcasa de acero que contiene al núcleo magnético del devanado estatorico

o inductor. Esta carcasa sirve para proteger y disipar el calor generado

dentro del motor a través de sus aletas. El núcleo estatorico está compuesto

por un conjunto de chapas de hierro apiladas, formando un cilindro hueco,

en cuyo interior se alojara el rotor. En el interior de este núcleo se han

practicado un conjunto de ranuras donde se bobinan el devanado inductor.

Existen dos tipos de estatores:

a) Estator de polos salientes

b) Estator Ranurado

El estator está constituido principalmente de un conjunto de láminas de acero

al silicio (se les llama “paquete”), que tienen la habilidad de permitir que pase

a través de ellas el flujo magnético con facilidad; la parte metálica del estator

y los devanados proveen los polos magnéticos. Los polos de un motor

siempre son pares (pueden ser 2, 4, 6, 8, 10, etc.,), por ello el mínimo de

polos que puede tener un motor para funcionar es dos (un norte y un sur).

Rotor


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Constituye la parte móvil del motor. El rotor es el elemento de transferencia

mecánica, ya que de él depende la conversión de energía eléctrica a

mecánica. Los rotores, son un conjunto de láminas de acero al silicio que

forman un paquete, y pueden ser básicamente de tres tipos:

a) rotor ranurado

b) rotor de polos salientes

c) rotor jaula ardilla

Bobinado

Un motor monofásico tiene dos grupos de devanados en el estator: el primergrupo, se conoce como el devanado principal o devanado de trabajo; el

segundo, se le conoce como devanado auxiliar o de arranque. Estos dos

devanados se conectan en paralelo entre sí, el voltaje de línea se aplica a

ambos al energizar el motor.

Los dos devanados difieren entre sí física y eléctricamente. El devanado de

trabajo está formado de conductor grueso y tiene más espiras que el

devanado de arranque, éste, generalmente se aloja en la parte superior de

las ranuras del estator, en tanto que el de trabajo se aloja en la parte inferior.

El devanado de arranque tiene menos espiras de una sección delgada o

pequeña de conductor.

Carcasa

La carcasa es la parte que protege y cubre al estator y al rotor, el material

empleado para su fabricación depende del tipo de motor, de su diseño y suaplicación. Así pues, la carcasa puede ser:

a) Totalmente cerrada


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b) Abierta

c) A prueba de goteo

d) A prueba de explosiones

e) De tipo sumergible

Base

La base es el elemento en donde se soporta toda la fuerza mecánica de

operación del motor, puede ser de dos tipos:

a) Base Frontal

b) Base lateral

Caja de Conexiones

Por lo general, en la mayoría de los casos los motores eléctricos cuentan con

caja de conexiones. La caja de conexiones es un elemento que protege a los

conductores que alimentan al motor, resguardándolos de la operación

mecánica del mismo, y contra cualquier elemento que pudiera dañarlos.

Cojinetes

Contribuyen a la óptima operación de las partes giratorias del motor. Se

utilizan para sostener y fijar ejes mecánicos, y para reducir la fricción, lo que

contribuye a lograr que se consuma menos potencia. Los cojinetes pueden

dividirse en dos clases generales:

a) Cojinetes de deslizamiento: Operan basándose en el principio

de la película de aceite, esto es, que existe una delgada capa

de lubricante entre el eje y la superficie de apoyo.


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b) Cojinetes de rodamiento: Se utilizan preferentemente en

lugar de los cojinetes de deslizamiento por varias razones:

Tienen un menor coeficiente de fricción, especialmente

en el arranque.

Son compactos en su diseño.

Tienen una alta precisión de operación.

No se desgastan tanto como los cojinetes de tipo

deslizante.

Se remplazan fácilmente debido a sus tamaños

estándares.

Placas de características

Cada motor debe contar con una placa de características, en idioma español,

fácilmente visible y firmemente sujeta al motor con remaches del mismomaterial que las placas. Deben ser de acero inoxidable, la pintura del motor

no debe cubrirlas, la información debe ser grabada en el metal de las placas

de tal manera que pueda ser leída aunque desaparezcan la coloración e

impresiones de superficie.

La siguiente información o datos son los mínimos que debe llevar la placa de

datos y placas auxiliares, de cualquier motor de corriente alterna monofásico

o trifásico, en forma indeleble y en lugar visible.

1) Nombre del fabricante.

2) Tamaño, forma de construcción.

3) Clase de corriente.

4) Clase de máquina; motor, generador, etc.


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5) Número de fabricación.

6) Identificación del tipo de conexión del arrollamiento.

7) Tensión nominal.

8) Intensidad nominal.9) Potencia nominal. Indicación en kW para motores y

generadores de corriente continua e inducción. Potencia

aparente en kVA en generadores síncronos.

10) Unidad de potencia, por ejemplo kW.

11) Régimen de funcionamiento nominal.

12) Factor de potencia.

13) Sentido de giro.14) Velocidad nominal en revoluciones por minuto revol/min.

15) Frecuencia nominal.

16)“Err” excitación en máquinas de corriente continua y máquinas

síncronas. “Lfr” inducido para máquinas asíncronas.

17) forma de conexión del arrollamiento inducido.

18) Máquinas de cc y síncronas: tensión nominal de excitación.

Motores de inducido de anillos rozantes: tensión de parada del

inducido (régimen nominal).

19) Máquinas de cc y síncronas: corriente nominal de excitación.

Motores de inducido de anillos rozantes: intensidad nominal del

motor.

20) Clase de aislamiento.

21) Clase de protección.

22) Peso en Kg o T.

23) Número y año de edición de la disposición VDE tomada comobase.

3. Tipos de motores (descripción breve de cada uno)

Existen diversos tipos de motores siendo los más comunes, los siguientes


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A) Motores térmicos

A) Motores térmicos cuando la energía se obtiene a partir de la energía

calórica que a vez se dividen

Motores de combu stión interna

Son motores térmicos en los cuales se produce una combustión del fluido

del motor, transformando su energía química en energía térmica, a partir del

cual se obtiene energía mecánica. El fluido del motor antes de iniciar la

combustión es la mezcla de un comburente (como el aire) y un combustible,

como derivados del petróleo y gasolina, los de gas natural o biocombustibles.

Motores de com bus tión externa

Son motores térmicos en los cuales se produce una combustión en un fluido

distinto al fluido del motor. El fluido del motor alcanza un estado térmico de

mayor fuerza posible debe llevar mediante la trasmisión de energía a través

de una pared.

B) Motores eléctricos

B) Motores eléctricos cuando el trabajo se obtiene a partir de una

corriente eléctrica.

Tipos de motores de combustión interna

Motor convencional del Tipo Otto

El motor convencional del tipo Otto es un motor de tipo alternativo de cuatro

tiempos (4T), aunque en fuera de borda y vehículos de dos ruedas hasta una

cierta cilindrada se utilizó mucho el motor de dos tiempos (2T). El rendimiento

térmico de los motores Otto moderno se ve limitado por varios factores, entre

otros la pérdida de energía por la fricción, la refrigeración y falta deconstancia en las condiciones de funcionamiento.

El motor se caracteriza por aspirar una mezcla aire-combustible (típicamente

gasolina dispersa en aire). El motor Otto es un motor alternativo. Esto quiere


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decir de qué se trata de un sistema pistón-cilindro con válvulas de admisión y

válvulas de escape.

El funcionamiento del motor Otto de cuatro tiempos:

Cada cilindro tiene dos válvulas, la válvula de admisión A y la de escape E.

Un mecanismo que se llama árbol de levas las abre y las cierra en los

momentos adecuados. El movimiento de vaivén del émbolo se transforma en

otro de rotación por una biela y una manivela.

El funcionamiento se explica con cuatro fases que se llaman tiempos:

1. tiempo (aspiración): El pistón baja y hace entrar la mezcla de aire y

gasolina preparada por el carburador en la cámara de combustión.

2. tiempo (compresión): El émbolo comprime la mezcla inflamable. Aumenta

la temperatura.

3. tiempo (carrera de trabajo): Una chispa de la bujía inicia la explosión del

gas, la presión aumenta y empuja el pistón hacia abajo. Así el gas caliente

realiza un trabajo.

4. tiempo (carrera de escape): El pistón empuja los gases de combustión

hacia el tubo de escape.

El árbol de manivela convierte el movimiento de vaivén del pistón en otro de

rotación. Durante dos revoluciones sólo hay un acto de trabajo, lo que

provoca vibraciones fuertes. Para reducir éstas, un motor normalmente tiene

varios cilindros, con las carreras de trabajo bien repartidas. En coches

corrientes hay motores de 4 cilindros, en los de lujo 6, 8, 12 o aún más.

La eficiencia de los motores Otto modernos se ve limitada por varios factores,

entre otros la pérdida de energía por la fricción y la refrigeración. En general,


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la eficiencia de un motor de este tipo depende del grado de compresión. Esta

proporción suele ser de 8 a 1 o 10 a 1 en la mayoría de los motores Otto

modernos. Se pueden utilizar proporciones mayores, como de 12 a 1,

aumentando así la eficiencia del motor, pero este diseño requiere lautilización de combustibles de alto índice de octano. La eficiencia media de

un buen motor Otto es de un 20 a un 25%: sólo la cuarta parte de la energía

calorífica se transforma en energía mecánica.

Motor Diésel

El motor diésel es un motor térmico de combustión interna en el cual el

encendido se logra por la temperatura elevada producto de la compresión del

aire en el interior del cilindro. Fue inventado y patentado por el ingenieroalemán Rudolf Diesel en 1892. El motor de gasolina al principio tenía muy

poca eficiencia. Rudolf Diésel estudió las razones y desarrolló el motor que

lleva su nombre (1892), cuya eficiencia es bastante mayor. En teoría, el ciclo

diésel difiere del ciclo Otto en que la combustión tiene lugar en este último a

volumen constante en lugar de producirse a una presión constante. La

mayoría de los motores diésel tienen también cuatro tiempos, si bien las

fases son diferentes de las de los motores de gasolina.

Un motor diésel funciona mediante la ignición de la mezcla aire-gas sin

chispa. La temperatura que inicia la combustión procede de la elevación de

la presión que se produce en el segundo tiempo motor, compresión. El

combustible diésel se inyecta en la parte superior de la cámara de

compresión a gran presión, de forma que se atomiza y se mezcla con el aire

a alta temperatura y presión. Como resultado, la mezcla se quema muy

rápidamente. Esta combustión ocasiona que el gas contenido en la cámarase expanda, impulsando el pistón hacia abajo. La biela transmite este

movimiento al cigüeñal, al que hace girar, transformando el movimiento lineal

del pistón en un movimiento de rotación.


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Hay motores diésel de dos y de cuatro tiempos. Uno de cuatro tiempos se

explica así: En la primera fase se absorbe aire hacia la cámara de

combustión. En la segunda fase, la fase de compresión, el aire se comprime

a una fracción de su volumen original, lo cual hace que se caliente hastaunos 440 ºC. Al final de la fase de compresión se inyecta el combustible

vaporizado dentro de la cámara de combustión, produciéndose el encendido

a causa de la alta temperatura del aire. En la tercera fase, la fase de

potencia, la combustión empuja el pistón hacia atrás, trasmitiendo la energía

al cigüeñal. La cuarta fase es, al igual que en los motores Otto, la fase de

expulsión.

Algunos motores diésel utilizan un sistema auxiliar de ignición para encender

el combustible para arrancar el motor y mientras alcanza la temperatura

adecuada.

La eficiencia de los motores diésel depende, en general, de los mismos

factores que los motores Otto, y es mayor que en los motores de gasolina,

llegando a superar el 40%. Este valor se logra con un grado de compresión

de 14 a 1, siendo necesaria una mayor robustez, y los motores diesel son,

por lo general, más pesados que los motores Otto. Esta desventaja se

compensa con una mayor eficiencia y el hecho de utilizar combustibles más

baratos.

Los motores diésel suelen ser motores lentos con velocidades de cigüeñal de

100 a 750 revoluciones por minuto (rpm o r/min), mientras que los motores

Otto trabajan de 2.500 a 5.000 rpm. No obstante, algunos tipos de motores

diésel trabajan a velocidades similares que los motores de gasolina.

Motor de dos tiempos

El motor de dos tiempos, también denominado motor de ciclos, es un motor

de combustión interna que realiza las cuatro etapas del ciclo termodinámico


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(admisión, compresión, explosión y escape) en dos movimientos lineales del

pistón (una vuelta del cigüeñal). Se diferencía del más conocido y frecuente

motor de cuatro tiempos de ciclo de Otto, en el que este último realiza las

cuatro etapas en dos revoluciones del cigüeñal. Existe tanto en ciclo Ottocomo en ciclo Diésel.

El motor de 2 tiempos es, junto al motor de 4 tiempos, un motor de

combustión interna con un ciclo de cuatro fases de admisión, compresión,

combustión y escape, como el 4 tiempos, pero realizadas todas ellas en sólo

2 tiempos, es decir, en dos movimientos del pistón.

En un motor 2 tiempos se produce una explosión por cada vuelta de cigüeñal

mientras que en un motor 4 tiempos se produce una explosión por cada dos

vueltas de cigüeñal, lo que significa que a misma cilindrada se genera mayor

potencia, pero también un mayor consumo de combustible.

Este motor es el más usual principalmente en motocicletas y motores fuera

de borda.

A diferencia del motor de 4 tiempos no posee un cárter de almacenamiento

del aceite lubricante, sino que el mismo se le agrega directamente junto con

el combustible.

Motor de carga estratificada

Una variante del motor de encendido con bujías es el motor de carga

estratificada, diseñado para reducir las emisiones sin necesidad de un

sistema de re-circulación de los gases resultantes de la combustión y sin

utilizar un catalizador. La clave de este diseño es una cámara de combustión

doble dentro de cada cilindro, con una antecámara que contiene una mezcla

rica de combustible y aire mientras la cámara principal contiene una mezcla


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pobre. La bujía enciende la mezcla rica, que a su vez enciende la de la

cámara principal. La temperatura máxima que se alcanza es suficientemente

baja como para impedir la formación de óxidos de nitrógeno, mientras que la

temperatura media es la suficiente para limitar las emisiones de monóxido decarbono e hidrocarburos.

Motor de Gas Natural

El gas natural como carburante, se usa en los motores de combustión interna

al igual como se utilizan los carburantes líquidos. Por ahora, ésta es la

principal alternativa al petróleo, principal compuesto tanto de la gasolina

como el diésel.

Hay que tomar en cuenta que el gas natural y el GLP son diferentes, ya que

el segundo es una destilación del petróleo mezclado con propano y butano.

De los dos, el GLP es menos contaminante que el natural, por lo que su uso

es más difundido. Uno de los sucesos que le dio rápida popularidad fue la

presentación a principios de los noventa del Bugatti EB110 con motor a gas,

siendo el auto más rápido del mundo de aquel tiempo.

Debe operar con ciclo Otto dadas sus características propias, por el contrario

los motores con ciclo Diesel deben ser transformados a ciclo Otto cuándo se

quiere que aquellos funcionen con gas natural.

Cuando un motor de ciclo Otto va a utilizar gas natural, no precisa ninguna

transformación mecánica sustancial. Tan solo debe equiparse del sistema de

almacenamiento, carburación y avance del encendido, electroválvulas, así

como añadirle un convertidor catalítico, si así se desea.

Motor eléctrico


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Un motor eléctrico es una maquina eléctrica que transforma energía eléctrica

en energía mecánica por medio interacciones electromagnéticas, dicha

energía eléctrica la absorben por sus bornes. Transforman energía eléctrica

por medio de la acción de los campos magnéticos generados en susbobinas. Son Maquinas Eléctricas rotatorias compuesta por un estator y un

rotor. En diversas circunstancias presenta muchas ventajas respecto a los

motores de combustión.

-A igual potencia su tamaño y peso son más reducidos.

-Se puede construir de cualquier tamaño.

-Tiene un par de giro elevado y, según el tipo de motor, prácticamente

constante.

-Su rendimiento es muy elevado (típicamente en torno al 80%, aumentando

el mismo a medida que se incrementa la potencia de la máquina).

-La gran mayoría de los motores eléctricos son máquinas reversibles

pudiendo operar como generadores, convirtiendo energía mecánica en

eléctrica.

Por estos motivos son ampliamente utilizados en instalaciones industriales y

demás aplicaciones que no requieran autonomía respecto de la fuente de

energía, dado que la energía eléctrica es difícil de almacenar. La energía de

una batería de varios kilos equivale a la que contienen 80 gramos de

gasolina. Así, en automóviles se están empezando a utilizar en vehículos

híbridos para aprovechar las ventajas de ambos.

4. Tipos de motores Eléctricos (Detalle y características)

Se clasifican en dos grandes grupos, según el tipo de red eléctrica a la que

se encuentran conectadas. Así, se tienen:


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A) Motores eléctricos de corriente continuo.

B) Motores eléctricos de corriente alterna.

Motor de corriente continua

El motor de corriente continua (denominado también motor de corriente

directa, motor CC o motor DC) es una máquina que convierte la energía

eléctrica en mecánica, provocando un movimiento rotatorio, gracias a la

acción del campo magnético. En la actualidad existen nuevas aplicaciones

con motores que no producen movimiento rotatorio, sino con algunas

modificaciones, ejercen tracción sobre un riel. Estos motores se conocen

como motores lineales.

Detalles

Una máquina de corriente continua (generador o motor) se compone

principalmente o está constituida por los siguientes elementos:

El estator

El estator, que mediante el devanado inductor o de excitación es el

encargado de generar y conducir el campo magnético de excitación. El

estator está formado por una corona de material ferromagnético,

denominada culata, en cuyo interior se encuentra dispuestos, en número par,

unos salientes provistos de expansiones en los extremos denominados

polos. En torno a los polos se arrollan los devanados de excitación, que

generan un campo magnético cuando circula por ellos una corriente

continua.

El rotor


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El rotor, constituido por una pieza cilíndrica ranurada, formada por chapas

de material ferromagnético, generalmente de acero laminado con un 2% de

contenido en silicio, para disminuir las perdidas en el circuito magnético. En

las ranuras del rotor se aloja el devanado inducido de la máquina, constituidopor bobinas de hilo o de pletina de cobre; este devanado está cerrado sobre

sí mismo, pues el final de la última bobina se encuentra conectado con el

comienzo de la primera.

El colector de delgas

El colector de delgas, que es un conjunto de láminas de cobre, llamadas

delgas, aisladas entre sí por una capa de mica y que giran solidariamente

con el rotor. Las delgas están conectadas eléctricamente a las bobinas del

devanado inducido y por medio de ellas dicho devanado se puede conectar

con el exterior. Cada delga está unida eléctricamente al punto de conexión

de dos bobinas del devanado inducido, de tal forma que habrá tantas delgas

como bobinas simples posea el devanado.

Los portaescobillas y las escobillas

Los portaescobillas y las escobillas, fabricados los primeros con un material

estructural metálico, mientras que las segundas son generalmente de grafito.

Las escobillas permanecen fijas, sin realizar movimiento alguno, y al deslizar

sobre ellas el colector de delgas se efectúa el contacto eléctrico entre el

devanado inducido y los bornes de conexión de la máquina al exterior.

Elementos mecánicos de soporte

Elementos mecánicos de soporte -como los cojinetes o rodamientos- y deenvoltura.

Características, ventajas y desventajas

Los motores de corriente continua son de los más versátiles en la industria.


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Su fácil control de posición, paro y velocidad lo han convertido en una de las

mejores opciones en aplicaciones de control y automatización de procesos.

Pero con la llegada de la electrónica su uso ha disminuido en gran medida,

pues los motores de corriente alterna, del tipo asíncrono, pueden ser

controlados de igual forma a precios más accesibles para el consumidor

medio de la industria.

Motores de corriente continúa

Los motores de corriente continua se clasifican según la forma como estén

conectados, en:

Motor de excitación serie.

Motor de excitación compuesta (compound).

Motor de excitación en (shunt) o derivación.

Motor eléctrico sin escobillas.

Motor de excitación en serie

El motor serie o motor de excitación en serie, es un tipo de motor eléctrico decorriente continua en el cual el inducido y el devanado inductor o de

excitación van conectados en serie. El voltaje aplicado es constante,

mientras que el campo de excitación aumenta con la carga, puesto que la

corriente es la misma corriente de excitación. El flujo aumenta en proporción

a la corriente en la armadura, como el flujo crece con la carga, la velocidad

cae a medida que aumenta esa carga.

Las principales características de este motor son:

- Se embala cuando funciona en vacío, debido a que la velocidad de un

motor de corriente continua aumenta al disminuir el flujo inductor y, en el


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motor serie, este disminuye al aumentar la velocidad, puesto que la

intensidad en el inductor es la misma que en el inducido.

- El par motor es casi constante a cualquier velocidad.

- Este motor tiene un par de arranque muy elevado por lo que se utiliza en

ascensores, carretillas elevadoras o motores de arranque de coches.

- La velocidad apenas disminuye cuando aumenta la carga.

- Le afectan poco la variaciones bruscas de la tensión de alimentación, ya

que un aumento de esta provoca un aumento de la intensidad y, por lo tanto,

del flujo y de la fuerza contra electromotriz, estabilizándose la intensidad

absorbida.

Motor en serie

Motor de excitación compuesta (compound).

Un motor compound (o motor de excitación compuesta) es un Motor eléctrico

de corriente continua cuya excitación es originada por dos bobinados

inductores independientes; uno dispuesto en serie con el bobinado inducido y


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otro conectado en derivación con el circuito formado por los bobinados:

inducido, inductor serie e inductor auxiliar.

Los motores compuestos tienen un campo serie sobre el tope del bobinado

del campo shunt. Este campo serie, el cual consiste de pocas vueltas de un

alambre grueso, es conectado en serie con la armadura y lleva la corriente

de armadura.

El flujo del campo serie varía directamente a medida que la corriente de

armadura varía, y es directamente proporcional a la carga. El campo serie se

conecta de manera tal que su flujo se añade al flujo del campo principal

shunt. Los motores compound se conectan normalmente de esta manera y

se denominan como compound acumulativo.

Esto provee una característica de velocidad que no es tan “dura” o plana

como la del motor shunt, ni tan “suave” como la de un motor ser ie. Un motor

compound tiene un limitado rango de debilitamiento de campo; la debilitación

del campo puede resultar en exceder la máxima velocidad segura del motor

sin carga. Los motores de corriente continua compound son algunas veces

utilizados donde se requiera una respuesta estable de par constante para unrango de velocidades amplio.

El motor compound es un motor de excitación o campo independiente con

propiedades de motor serie. El motor da un par constante por medio del

campo independiente al que se suma el campo serie con un valor de carga

igual que el del inducido. Cuantos más amperios pasan por el inducido más

campo serie se origina, claro está, siempre sin pasar del consumo nominal.

El motor shunt o motor de excitación en Paralelo


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El motor de excitación en paralelo es un motor de corriente continua cuyo

bobinado inductor principal está conectado en derivación o paralelo con el

circuito formado por los bobinados inducido e inductor auxiliar.

Al igual que en las dinamos shunt, las bobinas principales están constituidas

por muchas espiras y con hilo de poca sección, por lo que la resistencia del

bobinado inductor principal es muy grande.

En el instante del arranque, el par motor que se desarrolla es menor que en

el motor serie (también uno de los componentes del motor de corriente

continua). Al disminuir la intensidad absorbida, el régimen de giro apenas

sufre variación.

Es el tipo de motor de corriente continua cuya velocidad no disminuye más

que ligeramente cuando el par aumenta. Los motores de corriente continua

en derivación son adecuados para aplicaciones en donde se necesita

velocidad constante a cualquier ajuste del control o en los casos en que es

necesario un rango apreciable de velocidades (por medio del control del

campo).

El motor en derivación se utiliza en aplicaciones de velocidad constante,

como en los accionamientos para los generadores de corriente continua en

los grupos moto generadores de corriente continua.

Motor eléctrico sin escobillas o motor brushless

Un motor eléctrico sin escobillas o motor brushless es un motor eléctrico queno emplea escobillas para realizar el cambio de polaridad en el rotor.

Los motores eléctricos solían tener un colector de delgas o un par de anillos

rozantes. Estos sistemas, que producen rozamiento, disminuyen el

rendimiento, desprenden calor y ruido, requieren mucho mantenimiento y


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pueden producir partículas de carbón que manchan el motor de un polvo

que, además, puede ser conductor.

Los primeros motores sin escobillas fueron los motores de corriente alterna

asíncronos. Hoy en día, gracias a la electrónica, se muestran muy

ventajosos, ya que son más baratos de fabricar, pesan menos y requieren

menos mantenimiento, pero su control era mucho más complejo. Esta

complejidad prácticamente se ha eliminado con los controles electrónicos.

El inversor debe convertir la corriente alterna en corriente continua, y otra vez

en alterna de otra frecuencia. Otras veces se puede alimentar directamente

con corriente continua, eliminado el primer paso. Por este motivo, estos

motores de corriente alterna se pueden usar en aplicaciones de corriente

continua, con un rendimiento mucho mayor que un motor de corriente

continua con escobillas. Algunas aplicaciones serían los coches y aviones

con radiocontrol, que funcionan con pilas.

Otros motores sin escobillas, que sólo funcionan con corriente continua son

los que se usan en pequeños aparatos eléctricos de baja potencia, como

lectores de CD-ROM, ventiladores de ordenador, casetes, etc. Sumecanismo se basa en sustituir la conmutación (cambio de polaridad)

mecánica por otra electrónica sin contacto. En este caso, la espira sólo es

impulsada cuando el polo es el correcto, y cuando no lo es, el sistema

electrónico corta el suministro de corriente. Para detectar la posición de la

espira del rotor se utiliza la detección de un campo magnético. Este sistema

electrónico, además, puede informar de la velocidad de giro, o si está

parado, e incluso cortar la corriente si se detiene para que no se queme.

Tienen la desventaja de que no giran al revés al cambiarles la polaridad (+ y -

). Para hacer el cambio se deberían cruzar dos conductores del sistema

electrónico.


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Un sistema algo parecido, para evitar este rozamiento en los anillos, se usa

en los alternadores. En este caso no se evita el uso de anillos rozantes, sino

que se evita usar uno más robusto y que frenaría mucho el motor.

Actualmente, los alternadores tienen el campo magnético inductor en el rotor,que induce el campo magnético al estátor, que a la vez es inducido. Como el

campo magnético del inductor necesita mucha menos corriente que la que se

va generar en el inducido, se necesitan unos anillos con un rozamiento

menor. Esta configuración la usan desde pequeños alternadores de coche

hasta los generadores de centrales con potencias del orden del megavatio.

Además de los anteriores de corriente continua, existen otros tipos que son

utilizados en electrónica:

Motor pasó a paso

El motor a paso es un dispositivo electromecánico que convierte una serie de

impulsos eléctricos en desplazamientos angulares discretos, lo que significa

que es capaz de avanzar una serie de grados (paso) dependiendo de sus

entradas de control. El motor paso a paso se comporta de la misma manera

que un conversor digital-analógico (D/A) y puede ser gobernado por impulsosprocedentes de sistemas lógicos.

Este motor presenta las ventajas de tener precisión y repetitividad en cuanto

al posicionamiento. Entre sus principales aplicaciones destacan como motor

de frecuencia variable, motor de corriente continua sin escobillas,

servomotores y motores controlados digitalmente.

Servomotor

Un servomotor (también llamado servo) es un dispositivo similar a un motor

de corriente continua que tiene la capacidad de ubicarse en cualquier


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posición dentro de su rango de operación, y mantenerse estable en dicha

posición.

Un servomotor es un motor eléctrico que puede ser controlado tanto envelocidad como en posición.

Es posible modificar un servomotor para obtener un motor de corriente

continua que, si bien ya no tiene la capacidad de control del servo, conserva

la fuerza, velocidad y baja inercia que caracteriza a estos dispositivos.

Motor sin núcleo

Cuando se necesita un motor eléctrico de baja inercia (arranque y parada

muy cortos), se elimina el núcleo de hierro del rotor, lo que aligera su masa y

permite fuertes aceleraciones, se suele usar en motores de posicionamiento

(p.e. en máquinas y automática).

Para optimizar el campo magnético que baña el rotor, para motores que

requieren cierta potencia, se puede construir el rotor plano en forma de disco,

similar a un circuito impreso en el que las escobillas rozan ortogonalmente

sobre un bobinado imbricado que gira entre imanes permanentes colocados

a ambos lados del disco.

Motores de corriente alterna

Se denomina motor de corriente alterna a aquellos motores eléctricos que

funcionan con este tipo de alimentación eléctrica. Un motor es una máquina

motriz, esto es, un aparato que convierte una forma determinada de energía

en energía mecánica de rotación o par. Un motor eléctrico convierte la

energía eléctrica en fuerzas de giro por medio de la acción mutua de los

campos magnéticos.

Motores de corriente alterna


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Existe una gran variedad de motores de corriente alterna, entre ellos destaca

cuatro tipos básicos:

Motor universal, puede trabajar tanto CA como en CC Motor asíncrono

Motor síncrono

Motor jaula de ardilla

Motor universal

El motor universal se denomina así por ser el único motor que puede

conectarse tanto a corriente alterna como a corriente continua. Cuando elmotor universal se conecta a la corriente continua con una carga constante,

la velocidad y la potencia aumenta proporcionalmente con el voltaje aplicado.

Cuando el motor universal se conecta a la corriente alterna con carga

constante, la velocidad y la potencia aumentan proporcionalmente con el

voltaje aplicado a partir de los 3000 r.p.m. (revoluciones por minuto).

En el motor universal la velocidad dada para un voltaje en corriente alternaes inferior que a la que se obtendría si se aplica el mismo voltaje pero en

corriente continua.

Por ello hay herramientas, como taladros que para bajar las revoluciones del

motor le intercalan un rectificador de media onda.

Los motores universales se construyen para potencias menores a los 0.5

CV(caballos de vapor) y velocidades de hasta 3000 r.p.m. y presentan unbuen rendimiento.

El principio de funcionamiento del motor universal está determinado por el

efecto el motor que produce un conductor recorrido por una corriente


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eléctrica y que está sometido a un campo magnético. Por acción magneto

motriz existirá un desplazamiento y por ende una rotación.

Constitución de un motor universal

Bobinas conductoras: se las conoce con el nombre de inductor o campos

inductores.

Bobina inducido: es el rotor bobinado y se le conoce con el nombre de

inducido o armadura.

Escobillas: Son fabricadas de carbón por ser un material suave y un

coeficiente de temperatura negativo.

Resortes: Sirven para mantener las escobillas en su lugar por medio de

presión mecánica.

Tapas o escudos: Sirven para sostener el eje del motor y dar la estructura

mecánica al motor.

Es similar a la de un motor en serie de corriente continua, aunque conmuchas y variadas modificaciones:

Los núcleos polares, y todo el circuito magnético, están construidos con

chapas de hierro al silicio aisladas y apiladas para reducir las pérdidas de

energía por corrientes parásitas que se producen a causa de las variaciones

del flujo magnético cuando se conecta a una red de corriente alterna.

Menor número de espiras en el inductor con el inductor con el fin de nosaturar magnéticamente su núcleo y disminuir así las pérdidas por corrientes

de Foucault y por histéresis, aumentar la intensidad de corriente y, por lo

tanto, el par motor y mejorar el factor de potencia.


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Usos

El uso de estos motores en corriente alterna está muy extendido por el mayor

par de arranque respecto al de los motores de inducción y por su elevadavelocidad de rotación, lo que permite reducir su tamaño y su precio. Así, se

emplea en máquinas herramientas portátiles de todo tipo, electrodomésticos

pequeños, etc.

Características de funcionamiento:

.-En corriente continua es un motor serie normal con sus mismas

características.

-En corriente alterna se comporta de manera semejante a un motor serie de

corriente continua. Como cada vez que se invierte el sentido de la corriente,

los hace tanto el inductor como en el inducido, con lo que el par motor

conserva su sentido.

-Menor potencia en corriente alterna que en continua, debido a que en

alterna el par es pulsatorio. Además, la corriente está limitada por laimpedancia, formada por el inductor y la resistencia del bobinado. Por lo

tanto habrá una caída de tensión debido a reactancia cuando funcione con

corriente alterna, lo que se traducirá en una disminución del par.

-Mayor chispeo en las escobillas cuando funciona en corriente alterna,

debido a que las bobinas del inducido están atravesadas por un flujo alterno

cuando se ponen en cortocircuito por las escobillas, lo que obliga a poner un

devanado compensador en los motores medianos para contrarrestar lafuerza electromotriz inducida por ese motivo.

Principio de funcionamiento en corriente continúa:


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Al invertir la corriente continua del motor en serie, el sentido de rotación

permanece constante. Si se aplica corriente alterna a un motor en serie, el

flujo de corriente en la armadura y en el campo se invierte simultáneamente,

el motor seguirá girando en el mismo sentido.

Principio de funcionamiento en corriente alterna:

Cuando el motor universal es conectado en C.A, su flujo varía cada medio

ciclo.

En la primera mitad de la onda de corriente alterna es denominada positiva,

aquí la corriente en los devanados de la armadura tienen la dirección igual alas manecillas del reloj, es decir de izquierda a derecha, mientras que el flujo

producto del devanado del campo tiene un sentido de derecha a izquierda,

así que el par desarrollado por el motor es contrario al de las manecillas del

reloj.

En la segunda mitad de la onda de corriente alterna, denominada negativa, el

voltaje aplicado invierte su polaridad, así mismo la corriente cambia su

dirección y ahora está de derecha a izquierda, también el flujo producto delos polos está dirigido ahora de izquierda a derecha, el par de arranque no

cambia su dirección, puesto que en la mitad negativa se invierten tanto la

dirección de la corriente, como la del flujo.

Motor asíncrono

Los motores asíncronos o de inducción son un tipo de motor de corriente

alterna en el que la corriente eléctrica del rotor necesaria para producirtorsión es inducida por inducción electromagnética del campo magnético de

la bobina del estator. Por lo tanto un motor de inducción no requiere una

conmutación mecánica aparte de su misma excitación o para todo o parte de

la energía transferida del estator al rotor, como en los universales, DC y


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motores grandes síncronos. El primer prototipo de motor eléctrico capaz de

funcionar con corriente alterna fue desarrollado y construido por el ingeniero

Nikola Tesla y presentado en el American Institute of Electrical Engineers (en

español, Instituto Americano de Ingenieros Eléctricos, actualmente IEEE) en1888.

Partes de un motor asíncrono trifásico

El motor asíncrono trifásico tiene por dos partes fundamentales:

-Estátor: es la parte fija del motor, está compuesta por la carcasa de acero

que contiene al núcleo magnético del devanado estatórico o inductor. Estacarcasa sirve para proteger y disipar el calor generado dentro del motor a

través de sus aletas. El núcleo estatórico está compuesto por un conjunto de

chapas de hierro apiladas, formado un cilindro hueco, en cuyo interior se

alojará el rótor. En el interior de este núcleo se han practicado un conjunto de

ranuras donde se bobinan el devanado inductor.

- Rótor: es la parte móvil del motor. Acoplado al eje se sitúa el núcleo

rotórico, en cuya superficie de alojan cierto número de barras conductoras


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cortocircuitadas en sus extremos mediante anillos conductores. Este tipo de

rótores se llaman de jaula de ardilla. El eje de giro se sujeta a la carcasa

mediante unos cojinetes o rodamientos, y transmiten el par de fuerzas a la

carga mediante una transmisión mecánica de tipo engranaje, correa, ocadena, con embrague y/o freno mecánico. La transmisión hace la función de

reductor de velocidad, adecuando la velocidad del motor a la velocidad de la

carga.

Desde el punto de vista constructivo, se pueden distinguir dos formas típicas

del rotor:

-rotor de jaula de ardilla

-rotor de bobinado

Máquina asíncrona de rotor de jaula de ardilla

En los motores de jaula de ardilla el devanado del rotor está constituido por

barras de cobre o de aluminio colocadas en las ranuras de la corona rotórica

y unidas en sus extremos a dos anillos del mismo material. El conjunto debarras y anillos tiene aspecto de jaula de ardilla: de ahí el nombre que recibe

este rotor.

El par de arranque de este tipo de motores es relativamente pequeño, y la

intensidad absorbida en el arranque es elevada.


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Maquina asíncrona de rotor bobinado

En los motores asíncronos de rotor bobinado, el devanado rotórico, al igual

que el estatórico, está constituido por hilo de cobre. En las ranuras de la

corona rotórica se alojan, por lo general, tres devanados conectados por un

punto común. Los extremos libres pueden estar conectados a tres anillos de

cobre (anillos rozantes) que giran solidariamente con el eje. Haciendo

contacto con los anillos rozantes, se encuentran unas escobillas,

generalmente de grafito, que están fijas respecto al estator y que permiten

realizar la conexión de los tres devanados rotóricos con el exterior.

Aunque desde el punto de vista constructivo el motor de rotor bobinado es

más complejo y menos robusto que el de jaula de ardilla, se puede lograr un

par de arranque aproximadamente 2,5 veces superior al nominal y una

corriente de arranque menor que en el caso de rotor en jaula de ardilla.

También, mediante el uso de las resistencias, se puede regular la velocidad

de giro del motor.


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- Refrigeración: si acoplamos un ventilador al eje de giro, éste refrigerará al

motor cuando gire, evacuando el calor al exterior, esto se llama auto-

ventilación. También existen motores con ventilación forzada, si el ventiladortiene su propio motor, o refrigerados con agua, aceite,…


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- Caja de bornes: Aloja a los terminales de los devanados estatórios para su

conexión a la alimentación. Existen 2 terminales por devanado, y un

devanado por fase.

- Entrehierro: Es el espacio de aire que separa el Estátor del rótor. Debe ser

lo más reducido posible para minimizar los flujos de dispersión y reducir la

reluctancia del circuito magnético (el aire conduce peor el flujo magnético

que el hierro).

Principio de funcionamiento de los motores asíncronos

El principio de funcionamiento de los motores asíncronos es más complejoque el de los motores de corriente continua. Se basa en la acción que ejerce

sobre el rotor un campo magnético giratorio producido por el devanado

estatórico.

El motor asincrónico funciona según el principio de inducción mutua de

Faraday. Al aplicar corriente alterna trifásica a las bobinas inductoras, se

produce un campo magnético giratorio, conocido como campo rotante, cuya

frecuencia será igual a la de la corriente alterna con la que se alimenta almotor. Este campo al girar alrededor del rotor en estado de reposo, inducirá

corrientes en el mismo, que producirán a su vez un campo magnético que

seguirá el movimiento del campo estatórico, produciendo una cupla o par

motor que hace que el rotor gire (principio de inducción mutua). No obstante,

como la inducción en el rotor sólo se produce si hay una diferencia en las

velocidades relativas del campo estatórico y el rotórico, la velocidad del rotor

nunca alcanza a la del campo rotante. De lo contrario, si ambas velocidades

fuesen iguales, no habría inducción y el rotor no produciría par. A esta

diferencia de velocidad se la denomina "deslizamiento" y se mide en términos

porcentuales, por lo que ésta es la razón por la cual a los motores de

inducción se los denomina asincrónicos, ya que la velocidad rotórica difiere


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levemente de la del campo rotante. El deslizamiento difiere con la carga

mecánica aplicada al rotor, siendo máximo con la máxima carga aplicada al

mismo. Sin embargo, a pesar de esto, el motor varía poco su velocidad, pero

el par motor o cupla aumenta (y con ello la intensidad de corrienteconsumida) por lo que se puede deducir que son motores de velocidad

constante.

Eléctricamente hablando, se puede definir al motor asincrónico como un

Transformador eléctrico cuyos bobinados del estator representan el primario,

y los devanados del rotor equivalen al secundario de un transformador en

cortocircuito.

En el momento del arranque, producto del estado de reposo del rotor, la

velocidad relativa entre campo estatórico y rotórico es muy elevada. Por lo

tanto, la corriente inducida en el rotor es muy alta y el flujo de rotor (que se

opone siempre al del estator) es máximo. Como consecuencia, la impedancia

del estator es muy baja y la corriente absorbida de la red es muy alta,

pudiendo llegar a valores de hasta 7 veces la intensidad nominal. Este valor

no hace ningún daño al motor ya que es transitorio, y el fuerte par de

arranque hace que el rotor gire enseguida, pero causa bajones de tensión

abruptos y momentáneos que se manifiestan sobre todo como parpadeo en

las lámparas lo cual es molesto, y puede producir daños en equipos

electrónicos sensibles. Los motores de inducción están todos preparados

para soportar esta corriente de arranque, pero repetidos y muy frecuentes

arranques sin períodos de descanso pueden elevar progresivamente la

temperatura del estator y comprometer la vida útil de los devanados del

mismo hasta originar fallas por derretimiento del aislamiento. Por eso se

utilizan en potencias medianas y grandes, dispositivos electrónicos de

"arranque suave", que minimizan la corriente de arranque del motor.


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Al ganar velocidad el rotor, la corriente del mismo disminuye, el flujo rotórico

también, y con ello la impedancia de los devanados del estator, recordemos

que es un fenómeno de inducción mutua. La situación es la misma que la de

conectar un transformador con el secundario en corto a la red de CA y luegocon una resistencia variable intercalada ir aumentando progresivamente la

resistencia de carga hasta llegar a la intensidad nominal del secundario. Por

ende, lo que sucede en el circuito estatórico es un reflejo de lo que sucede

en el circuito rotórico.

Campos magnéticos giratorios

Un ejemplo puede servir para poner de manifiesto la manera en que se

produce un campo magnético giratorio. En el estator de una maquina

eléctrica trifásica se encuentran dispuesto tres devanados desfasados entre

si 120º geométricos. Cada uno de ellos está conectado a una fase de la red

eléctrica trifásica. Por regla general, los motores asíncronos disponen en su

caja de bornes de los seis terminales de los devanados, lo que permite que

los devanados se puedan conectar en estrella o triangulo.

Arranque de los motores asíncronos

Para el arranque de los motores asíncronos se requiere una corriente

elevada que puede provocar una caída de tensión en los demás

consumidores, de manera especial si la sección de los cables de

alimentación del motor no es lo suficientemente grande. Muchas veces, esta

caída de tensión resulta perceptible en los aparatos de alumbrado.

En el arranque de motores asíncronos conectados directamente a la red

eléctrica la corriente inicial puede llegar a ser 6 veces superior a la nominal, y

su par de arranque inicial 1,5 veces mayor que el nominal.


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Para evitar este incremento de la corriente y del par se suelen utilizar

diversos sistemas de arranque que limitan la corriente en el instante inicial.

En el caso de motores de jaula de ardilla, los métodos de arranque que se

utilizan se basan en una reducción de la tensión aplicada en los bornes delestator del motor. Estos métodos son:

-inserción de una impedancia estatórica

-arranque por autotransformador

-arranque estrella-triangulo

En el caso de motores de rotor bobinado, además de los métodos anteriores,

la corriente inicial se puede limitar por medio de la inserción de resistencias

en el circuito del rotor gracias a los anillos rozantes.

Arranque con impedancia en el estator

En este tipo de arranque se busca disminuir la tensión aplicada a los bornes

del estator del motor por medio de la inclusión de resistencias. En el

momento del arranque todas las resistencias estarán conectadas y

posteriormente, cuando el motor adquiera velocidad, se irán desconectando

paulatinamente. En las figuras se representa el arranque de un motor

mediante resistencias estatóricas en tres tiempos, así como las curvas de la

corriente y del par en función de la velocidad para los tres tiempos.

Arranque por autotransformador

Se intercala un autotransformador entre el motor y la red para modificar latensión aplicada a los devanados del estator.

Al igual que en el caso anterior, el proceso de arranque puede tener varios

tiempos.


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Este tipo de arranque precisa de una serie de equipos de maniobra de precio

elevado, por lo que su utilización solo se encuentra justificada en el caso de

motores de grandes potencias.

Arranque por estrella-triangulo

Este arranque se lleva a cabo en aquellos motores que, en su caja de

conexiones, tienen disponibles los seis terminales correspondientes a los

devanados de las tres fases del estator.

Este método consiste en conectar en el momento de arranque los devanados

en forma de estrella, de manera que la tensión aplicada a cualquiera de los

devanados en forma de estrella, de manera que la tensión aplicada a

cualquiera de los devanados del motor será la tensión de fase; y cuando el

motor adquiera velocidad se conectan los devanados en triangulo, y asi la

tensión aplicada a cada uno de los devanados del estator es la tensión de

línea.

Arranque por inserción de resistencia en el circuito rotórico

En los motores de anillos rozantes se puede limitar la corriente de arranquepor medio de la inclusión en el circuito rotórico de resistencias, que

posteriormente, a medida que el motor gane velocidad

Motor síncrono

Los motores síncronos son un tipo de motor de corriente alterna en el que la

rotación del eje está sincronizada con la frecuencia de la corriente de

alimentación; el período de rotación es exactamente igual a un número

entero de ciclos de CA. Su velocidad de giro es constante y depende de la

frecuencia de la tensión de la red eléctrica a la que esté conectado y por el

número de pares de polos del motor, siendo conocida esa velocidad como

"velocidad de sincronismo". Este tipo de motor contiene electro magnetos en


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el estátor del motor que crean un campo magnético que rota en el tiempo a

esta velocidad de sincronismo.

Partes de un motor síncrono

Los motores síncronos tienen las siguientes características:

Tienen un estator de trifásico similar al de un motor de inducción. Son

usados por lo general en instalaciones de voltajes medianos. El estator o

parte estática, de una maquina síncrona es similar al de una maquina

asíncrona. Contiene un devanado trifásico de corriente alterna denominado

devanado inducido y un circuito magnético formado por un apilamiento de

chapas magnéticas. El campo magnético presente en le estator de una

maquina sincrónica gira con una velocidad constante. La velocidad de giro en

régimen permanente está ligada con la frecuencia de la tensión en bornes y

el número de pares de polos.

Tienen un rotor bobinado (campo rotatorio) que tienen el mismo número de

polos que el estator, el cual es excitado por medio de una fuente externa de

corriente continua y un devanado en corto circuito, que impide el

funcionamiento de la maquina a una velocidad distinta a la de sincronismo,

denominado devanado amortiguador. Además contiene un circuito magnético

formado por apilamiento de chapas magnéticas de menor espesor que las

del estator.

El resto de las características del rotor están relacionadas con el objetivo de

obtener un campo entre el rotor y el estator de carácter senoidal y depende

del tipo de maquina síncrona:

Máquina de polos salientes: el rotor presenta expansiones polares que

dan lugar a un entrehierro.

Máquina de rotor liso: el devanado de campo está distribuido en

varias bobinas situadas en diferentes ángulos.


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.

Arranca como un motor de inducción. El motor síncrono tiene también un

devanado tipo de jaula ardilla conocido como devanado amortiguador que

sirve para producir la fuerza de torsión para el arranqué del motor

El rotor está formado por un imán permanente, y el estator por un conjunto

bobinas capaces de generar un campo rotatorio.

La velocidad de giro viene fijada por la frecuencia de la corriente alterna que

lo alimenta, partida por el número

Principio de funcionamiento de como motor:

En este caso se lleva la maquina síncrona a la velocidad de sincronismo,

pues la maquina síncrona no tiene par de arranqué y se alimenta del

devanado rotórico (devanado de campo) con corriente continua y el

devanado estatórico (devanado inducido) con corriente alterna. La

interacción entre los campos creados por ambas corrientes mantiene el giro

del rotor a la velocidad de sincronismo.

Maquina síncrona trifásica tradicional

Una máquina síncrona trifásica tradicional está compuesta por un estator

similar al de las máquinas asíncronas, con un múltiplo p de pares de polos

desfasados 120º, capaces de crear un campo magnético uniforme rotatorio

dentro del mismo. Y en el rótor encontramos unos electroimanes, bien con

polos salientes o lisos. Para alimentar a estos polos magnéticos,

introducimos la corriente mediante unos anillos rozantes y escobillas. Estos

motores necesitan por tanto corriente continua para excitar el rótor, bien sea

mediante un generador solidario al eje o con una fuente de alimentación

externa.


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Cómo el rótor está imantado, siempre se posicionará alineado con el campo

magnético creado por el estator, y por tanto, su velocidad de giro coincide

exactamente con la velocidad de sincronismo. Esta es la característica

fundamental de este tipo de motores. Se entiende claramente que estosmotores no pueden arrancar directamente en carga, como los motores de

inducción. Se limita su uso en aplicaciones de gran potencia.

Regulando la excitación del rótor regulamos la fuerza contra-electromotriz del

estator y el desfase entre la corriente y la tensión, es decir, el factor de

potencia del motor. Estos motores pueden incluso trabajar como cargas

capacitivas, al sobreexcitarlos.

Actualmente, gracias al desarrollo de nuevos materiales altamente

ferromagnéticos, encontramos los motores síncronos de imán permanente, o

motores brushless. Alimentando estos motores con un variador de

frecuencia, conseguimos un motor de altas prestaciones de velocidad y

posicionamiento. A esto le añadimos un sensor de posición (encoder) o de

velocidad (tacómetro o resolver) en bucle cerrado y obtenemos un conjunto

de alta precisión. Al conjunto motor-variador-encoder/resolver lo llamamos

servomotor.

Así como el conjunto motor de inducción-variador ha desplazado al motor de

continua para aplicaciones generales de velocidad variable, el servomotor

brushless está desplazando al servomotor de corriente continua.

Un tipo especial de motor de imán permanente es el motor paso a paso

(PaP). Estos motores trabajan en bucle abierto (no tienen sensores de

posición/velocidad), y son alimentados en corriente continua. Cada vez quese cambia la polaridad del motor, éste avanza una fracción definida de vuelta

(1.8°, 3.6º, 7.5º, 11.25º, 15º, 18º, 45º o 90º). Así mediante un generador de

pulsos (microprocesador) regulamos el posicionamiento del motor. Se utiliza


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en impresoras, robótica en general,… No están diseñados para trabajar en

régimen permanente.

5. Que son contactores

Un contactor es un componente electromecánico que tiene por objetivo

establecer o interrumpir el paso de corriente, ya sea en el circuito de potencia

o en el circuito de mando, tan pronto se de tensión a la bobina (en el caso de

ser contactores instantáneos). Un contactor es un dispositivo con capacidad

de cortar la corriente eléctrica de un receptor o instalación, con la posibilidad

de ser accionado a distancia, que tiene dos posiciones de funcionamiento:una estable o de reposo, cuando no recibe acción alguna por parte del

circuito de mando, y otra inestable, cuando actúa dicha acción. Este tipo de

funcionamiento se llama de “todo o nada”. En los esquemas eléctricos, su

simbología se establece con las letras KM seguidas de un numero de orden.

6. Tipos de contactores

Por su construcción:

-Contactores electromagnéticos

Su accionamiento se realiza a través de un electroimán.

-Contactores electromecánicos

Se accionan con ayuda de medios mecánicos.

-Contactores neumáticos

Se accionan mediante la presión del aire.

-Contactores hidráulicos

Se accionan por la presión de aceite.


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-Contactores estáticos

Estos contactores se construyen a base de tiristores. Estos presentan

algunos inconvenientes como: Su dimensionamiento debe ser muy superior a

lo necesario, la potencia disipada es muy grande, son muy sensibles a losparásitos internos y tiene una corriente de fuga importante además su costo

es muy superior al de un contactor electromecánico equivalente.

Contactores por el tipo de corriente que alimenta a la bobina:

Contactores para corriente alterna

Son los contactores más utilizados en la actualidad pudiéndose obtener en el

mercado una amplia gama de tamaños en relación con la potencia que

deban controlar. En contactores de C.A. es imprescindible la existencia de

una espira de cobre en cortocircuito sobre la cara polar principal lo que, junto

con un correcto rectificado de las caras polares en contacto contribuye a

eliminar la tendencia a la vibración del contactor. Debido a la considerable

variación de la impedancia en las bobinas de contactores según su circuito

magnético se encuentre abierto o cerrado la corriente inicial de tracción

resulta considerablemente mayor que la de mantenimiento que se establece

con posterioridad al cierre.

De esa manera, y en forma automática, se dispone de una corriente inicial lo

suficientemente grande como para producir el cierre neto y rápido del

contactor, y una corriente posterior de mantenimiento de valor reducido pero

suficiente para mantenerlo firmemente cerrado.

Los tiempos requeridos para el cierre de contactores oscilan entre 150 y 300

milisegundos, de acuerdo al tamaño de cada uno relacionado con la potencia

a controlar.


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Contactores para corriente continúa

Los contactores para C.C. son obligatoriamente más voluminosos y pesados

-por ende más costosos- que sus similares de C.A. adoptando una

disposición más abierta. Dicha disposición como así también el mayor

tamaño de estos contactores es el resultado de requerir un especial diseño

de sus contactos y cámaras de extinción para que sean capaces de soportar

y controlar los intensos arcos producidos en la interrupción de circuitos de

C.C. como así también de la necesidad de disponer de un mejor acceso a los

contactos para tareas de inspección o mantenimiento.

Con igual finalidad estos contactores disponen de las llamadas bobinas

"sopladoras" de arcos que, ubicadas inmediatamente debajo del sitio donde

se producen los arcos, expanden a estos hacia el interior de las cámaras

apaga chispas para favorecer su rápida extinción.

Dado que la resistencia de la bobina en estos contactores es de valor

constante, para disponer de una corriente inicial suficiente para el cierre, y

una corriente posterior de mantenimiento de menor valor se recurre a usar

resistores denominados "economizadores". La inclusión de los mismos en el

circuito es controlada por un contacto auxiliar del propio contactor (O bien por

contactos auxiliares de otro relé o contactor).

Por la categoría del servicio

Las aplicaciones de los contactores, en función de la categoría de servicio,

son:


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AC1 (cos φ>=0,9): cargas puramente resistivas para calefacción

eléctrica. Son para condiciones de servicio ligeros de cargas no

inductivas o débilmente inductivas, hornos de resistencia, lámparas

de incandescencia, calefacciones eléctricas. No para motores.

AC2 (cos φ=0,6): motores síncronos (de anillos rozantes) para

mezcladoras centrífugas.

AC3 (cos φ=0,3): motores asíncronos (rotor jaula de ardilla) en

servicio continuo para aparatos de aire acondicionado,compresores, ventiladores.

AC4 (cos φ=0,3): motores asíncronos (rotor jaula de ardilla) en

servicio intermitente para grúas, ascensores.

7. Que es un relé

El relé o relevador es un dispositivo electromagnético. Funciona como un

interruptor controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de una

bobina y un electroimán, se acciona un juego de uno o varios contactos que

permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes.

Dado que el relé es capaz de controlar un circuito de mayor potencia que el

de entrada, puede considerarse, en un amplio sentido, como un amplificador

eléctrico.


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8. Relé térmico

Los relés térmicos son los aparatos más utilizados para proteger los motores

contra las sobrecargas débiles y prolongadas. Se pueden utilizar en corriente

alterna y continua. Este dispositivo de protección garantiza:

• Optimizar la durabilidad de los motores, impidiendo que funcione en

condiciones de calentamiento anómalas.

• La continuidad de explotación de las máquinas o las instalaciones

evitando paradas imprevistas.

• volver a arrancar después de un disparo con la mayor rapidez y las

mejores condiciones de seguridad posibles para los equipos y las personas.

9. Relé temporizado

Un relé temporizado es un componente que está diseñado para temporizar

eventos en un sistema de automatización industrial, cerrando o abriendo

contactos antes, durante o después del periodo de tiempo ajustado. Estos

aparatos son compactos y constan de:

-un oscilador que proporciona impulsos.

-un contador programable en forma de circuito integrado.

-una salida estática o de un relé.

Un relé temporizado abre o cierra sus contactos en función de un tiempo

predeterminado que podemos regular. En este caso quien le da corriente al

circuito magnético para que desplace el eje principal es un “reloj”. El

mecanismo del reloj es variado, pudiendo ser mediante mecanismoselectrónicos, neumáticos, de relojería o térmicos.

Es posible ajustar el contador mediante un potenciómetro graduado en

unidades de tiempo, situado en la parte frontal del aparato. De este modo, el


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equipo cuenta con los impulsos que siguen al cierre (o la apertura) de un

contacto de control y al alcanzar el número de impulsos, es decir, una vez

transcurrida la temporización, genera una señal de control hacia la salida.

10. Fusibles

En electricidad, se denomina fusible a un dispositivo, constituido por un

soporte adecuado, un filamento o lámina de un metal o aleación de bajo

punto de fusión que se intercala en un punto determinado de una instalación

eléctrica para que se funda, por Efecto Joule, cuando la intensidad de

corriente supere, por un cortocircuito o un exceso de carga, un determinadovalor que pudiera hacer peligrar la integridad de los conductores de la

instalación con el consiguiente riesgo de incendio o destrucción de otros

elementos.

Los fusibles proporcionan una protección fase a fase, con un poder de corte

muy elevado y un volumen muy reducido frente a sobrecargas y corrientes

de cortocircuito.

11. Dibujando y Explicando un diagrama de Fuerza y de Control de un

motor (utilización de las normas NEMA).

12. Dibujando y Explicando un diagrama de Fuerza y de Control de un

motor (utilización de las normas DIN).

13. Tipos de alimentación eléctrica en un motor.

Sistemas de producción, distribución y consumo de energía Eléctrica:

Sistema Monofásico

En ingeniería eléctrica, un sistema monofásico es un sistema de producción,

distribución y consumo de energía eléctrica formado por una única corriente

alterna o fase y por lo tanto todo el voltaje varía de la misma forma. La


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distribución monofásica de la electricidad se suele usar cuando las cargas

son principalmente de iluminación y de calefacción, y para pequeños motores

eléctricos. Un suministro monofásico conectado a un motor eléctrico de

corriente alterna no producirá un campo magnético giratorio, por lo que losmotores monofásicos necesitan circuitos adicionales para su arranque, y son

poco usuales para potencias por encima de los 10 kW. El voltaje y la

frecuencia de esta corriente dependen del país o región, siendo 230 y 115

Voltios los valores más extendidos para el voltaje y 50 o 60 Hercios para la

frecuencia.

Sistema bifásico

En ingeniería eléctrica un sistema bifásico es un sistema de producción ydistribución de energía eléctrica basado en dos tensiones eléctricas alternas

desfasadas en su frecuencia 90º. En un generador bifásico, el sistema está

equilibrado y simétrico cuando la suma vectorial de las tensiones es nula

(punto neutro).


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Por lo tanto, designando con U a la tensión entre fases y con E a la tensión

entre fase y neutro, es válida la siguiente fórmula:

= √ 2.

De la misma forma, designando con I a la intensidad de corriente del

conductor de fase y con I0 a la del neutro, es válida la relación:

0 = √ 2 .

En una línea bifásica se necesitan cuatro conductores, dos por cada una de

las fases.

Actualmente el sistema bifásico está en desuso por considerarse más

peligroso que el actual sistema monofásico a 230 V, además de ser máscostoso al necesitar más conductores.


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Sistema Trifásico

En ingeniería eléctrica un sistema trifásico es un sistema de producción,

distribución y consumo de energía eléctrica formado por tres corrientes

alternas monofásicas de igual frecuencia y amplitud (y por consiguiente, valor

eficaz) que presentan una cierta diferencia de fase entre ellas, en torno a

120°, y están dadas en un orden determinado. Cada una de las corrientes

monofásicas que forman el sistema se designa con el nombre de fase.

Un sistema trifásico de tensiones se dice que es equilibrado cuando sus

corrientes son iguales y están desfasados simétricamente.

Cuando alguna de las condiciones anteriores no se cumple (corrientes

diferentes o distintos desfases entre ellas), el sistema de tensiones es un

desequilibrado o más comúnmente llamado un sistema desbalanceado.

Recibe el nombre de sistema de cargas desequilibradas el conjunto de

impedancias distintas que dan lugar a que por el receptor circulen corrientes

de amplitudes diferentes o con diferencias de fase entre ellas distintas a

120°, aunque las tensiones del sistema o de la línea sean equilibradas obalanceadas.

El sistema trifásico presenta una serie de ventajas como son la economía de

sus líneas de transporte de energía (hilos más finos que en una línea

monofásica equivalente) y de los transformadores utilizados, así como su

elevado rendimiento de los receptores, especialmente motores, a los que la

línea trifásica alimenta con potencia constante y no pulsada, como en el caso

de la línea monofásica.

Los generadores utilizados en centrales eléctricas son trifásicos, dado que la

conexión a la red eléctrica debe ser trifásica (salvo para centrales de poca


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potencia). La trifásica se usa mucho en industrias, donde las máquinas

funcionan con motores para esta tensión.

Existen dos tipos de conexión; en triángulo y en estrella. En estrella, el neutro

es el punto de unión de las fases.

Tipos de toma corrientes y sus aplicaciones

Los tomacorrientes son dispositivos eléctricos que sirven como punto de

conexión para alimentar equipos eléctricos, tales como electrodomésticos,

equipos portátiles e industriales. Los tomacorrientes no consumen ninguna

energía, este solo enlaza la fuente de alimentación a los equipos que se

vayan a alimentar de una fuente de energía eléctrica.


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La National Electrical Manufacturers Association (NEMA) es una asociación

que se ha encargado de normalizar el diseño que se debe utilizar para los

tomacorrientes y otros dispositivos eléctricos en gran parte del continente

americano.

Dependiendo el tipo de alimentación que necesite el equipo, existe un diseño

específico del tomacorriente. Las características que definen a un

tomacorriente son las siguientes:

1. Tensión máxima: es el voltaje máximo al cual debe someterse el

tomacorriente. Los niveles de tensión máximos se encuentran de 125V,

250V, 480V y hasta 600V.

2. Corriente máxima: es la corriente máxima que puede soportar el

tomacorriente sin que este se sobrecaliente y se estropee. Los amperajes

normalizados son de 15A, 20A, 30A, 50A y 60A.

3. Número de polos: este determina la cantidad de salidas que posee el

tomacorriente para alimentar la carga ( fase o potencial y neutro). Este

número de polos no incluye la salida de tierra, esta es adicional. Por ejemplo,

un tomacorriente puede tener 2 polos y una tierra ( a este llegan 3 cables en

total).

Existen una gran cantidad de tomacorrientes con diferentes características y

diseños, esto varía según la aplicación a la que se vaya a utilizar. En este

artículo se verán los más comunes que se pueden ver en una instalación sin

tener que abordarlo todos.

Partes de un tomacorriente monofásico a 125V-15A


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Partes de un tomacorriente

Tomacorrientes para sistema monofásico a 2 hilos-120V

Tomacorrientes monofásicos 125V.


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Estos tomacorrientes son utilizados típicamente en las instalaciones

eléctricas residenciales. A este llegan tres cables: potencial, neutro y tierra.

El voltaje entre el potencial y neutro es de 120V ( puede ser menos), entre

potencial y tierra es de 120V, y entre neutro y tierra es de 0V ( puede ser

más). Claro está que los voltajes que indico son para un sistema ideal, estos

valores pueden variar según la condición de equili

Tipos Motores y Detalle de Conexiones Electricos1

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